摘要：本(běn)文主要通過(guo)對EMC封裝成形(xing)的過程中常(cháng)出現的問題(ti)(缺🔅陷)一未填(tián)充、氣孔、麻點(dian)、沖絲、開裂、溢(yi)料、粘模等進(jin)行分析與研(yan)究，并👣提出行(hang)之有效的解(jiě)決辦❗法與對(duì)策。
塑料封裝(zhuang)以其獨特的(de)優勢而成爲(wèi)當前微電子(zǐ)封✊裝的主🧑🏾🤝🧑🏼流(liu)，約占封裝市(shì)場的95%以上。塑(sù)封産品的廣(guǎng)泛應用，也爲(wei)塑料封裝帶(dài)來了前所未(wèi)有的發展，但(dan)是幾乎所有(you)的塑封産品(pin)成形缺❌陷問(wèn)題總是普遍(biàn)存在的，也無(wú)💜論是采用先(xiān)進的傳遞模(mó)注封裝，還是(shi)采用傳統的(de)單注塑模封(feng)裝,都是無法(fǎ)完全避免的(de)。相比較而言(yán)，傳統塑封模(mó)成形缺陷幾(jǐ)率較大，種類(lei)也較多，尺寸(cùn)越大，發生的(de)幾率也越大(dà)。塑封産品的(de)質♻️量優劣主(zhǔ)要由四個方(fang)面因素來決(jue)定：A、EMC的性能，主(zhǔ)要包括膠化(huà)時間、黏度、流(liu)動性、脫模性(xing)、粘接性、耐🐅濕(shi)性🤞、耐熱性、溢(yi)料性、應力、強(qiáng)度、模量等;B、模(mó)具，主要包括(kuò)澆道、澆口、型(xíng)腔、排氣口設(she)計🤟與引線框(kuang)架設計的匹(pi)配程度等;C、封(fēng)裝形式，不同(tong)的封裝形式(shì)往往會出現(xiàn)不⁉️同的缺陷(xian)👌，所以優化封(feng)裝形式的設(shè)計🔴，會大大減(jian)少🍉不良缺陷(xian)的發生;D、工藝(yì)參數，主要包(bāo)🔴括合模壓力(lì)、注塑壓力、注(zhù)塑速度、預熱(re)溫度、模具溫(wen)度、固化時間(jiān)等。
下面主要(yao)對在塑封成(chéng)形中常見的(de)缺陷問題産(chan)生💁的原因進(jin)行分析研究(jiu)，并提出相應(ying)有效可行的(de)解決辦法與(yu)☀️對策。
1.封裝成(cheng)形未充填及(ji)其對策
封裝(zhuang)成形未充填(tián)現象主要有(you)兩種情況：一(yi)種是有趨向(xiàng)性的未✂️充填(tián)，主要是由于(yú)封裝工藝與(yu)EMC的性能參數(shu)不匹✉️配造成(cheng)的💛;一種✔️是随(suí)機性的未充(chōng)填，主要是由(yóu)于🏃♀️模具清洗(xi)不當🙇🏻、EMC中不溶(rong)性雜質太大(da)、模具進料口(kǒu)太小等原因(yīn)，引起模具澆(jiāo)⚽口堵塞而🏃造(zào)成的。從封裝(zhuang)形式上看，在(zài)DIP和QFP中比較容(róng)易出現🏃🏻未充(chōng)填現象，而從(cong)外形上看😍，DIP未(wei)充填主要表(biǎo)現爲完全未(wei)充填和部分(fen)未充填，QFP主要(yao)存在角部未(wèi)充填。 未充填(tián)的主要原因(yin)及其對策：
(1)由(you)于模具溫度(dù)過高，或者說(shuō)封裝工藝與(yǔ)EMC的性能參🔞數(shù)不匹配🔞而引(yin)起的有趨向(xiang)性的未充填(tián)。預熱後的EMC在(zài)高溫下反應(ying)速度加快，緻(zhi)使EMC的膠化時(shi)間相對變短(duan)，流動性變差(cha)，在型腔還未(wèi)完全充滿時(shi)，EMC的黏度便會(hui)急劇上升，流(liú)動阻⚽力也變(biàn)大，以至于未(wei)能得到良好(hao)的充填，從而(ér)形成有趨📐向(xiang)性的未充填(tián)。在VLSI封裝中🤟比(bǐ)較容易出現(xian)這種現象，因(yin)爲這些大規(gui)模電路每模(mó)EMC的用量往往(wang)比較大，爲👅使(shǐ)在短時間内(nèi)達到均勻受(shòu)熱的效果，其(qí)設定的溫度(du)往往也比較(jiào)高，所以容易(yì)産生這種未(wei)充填現象。) 對(duì)于這種有趨(qū)向性的未充(chōng)填主要是由(yóu)于EMC流動性不(bú)充分而引起(qi)的，可以采用(yong)提高EMC的預💜熱(re)溫度，使其均(jun)勻受熱;增加(jia)注塑壓力和(hé)速度，使EMC的流(liu)速加快;降低(di)模具溫度，以(yǐ)減緩反應速(su)度，相對⭕延長(zhǎng)EMC的膠化時間(jiān)，從而💘達到充(chōng)分填充的效(xiào)果。
(2)由于模具(jù)澆口堵塞，緻(zhì)使EMC無法有效(xiao)注入，以及由(you)于模具清💛洗(xǐ)不當造成排(pai)氣孔堵塞，也(ye)會引起未充(chōng)填，而且這種(zhong)未充填在🈚模(mó)具中的位置(zhì)也是毫無規(gui)律的。特别是(shì)在小💃🏻型封裝(zhuang)中，由于👉澆口(kou)、排氣口相對(duì)較小，所以最(zui)容易引起堵(dǔ)塞而産生未(wei)充填❤️現象。對(dui)于這種未充(chōng)填，可以用工(gōng)具清除堵塞(sai)物☎️，并塗上少(shǎo)量的脫模劑(ji)，并且🔆在每模(mó)封裝後，都要(yao)用**和刷子将(jiang)料筒和模具(jù)上的EMC固化料(liao)清除幹淨。
(3)雖(sui)然封裝工藝(yi)與EMC的性能參(cān)數匹配良好(hao)，但是由于⛹🏻♀️保(bǎo)管不當或者(zhe)過期，緻使EMC的(de)流動性下降(jiang)，黏度太大或(huò)者✍️膠化時間(jiān)太短，均會引(yin)起填充不良(liang)。其解決辦法(fa)主要🔞是選擇(ze)🔆具有合适的(de)黏度和膠化(hua)時間的EMC，并按(àn)照EMC的儲存和(he)使用♉要求妥(tuo)善保管。
2、封(feng)裝成形氣孔(kong)及其對策
在(zài)封裝成形的(de)過程中，氣孔(kong)是最常見的(de)缺陷。根據🔱氣(qì)孔在塑封體(ti)上産生的部(bu)位可以分爲(wèi)内部氣孔和(hé)外部氣孔，而(er)外部氣孔又(you)可以分爲頂(dǐng)端氣孔和澆(jiāo)口氣孔。氣孔(kǒng)不僅嚴重影(ying)響塑封體的(de)外觀，而且直(zhí)接影響㊙️塑封(fēng)器件🥰的可靠(kao)性，尤其是内(nèi)部氣孔更應(yīng)重視。常見的(de)氣孔主要是(shi)外部氣孔，内(nei)部氣孔無法(fa)直接看到，必(bi)須通過X射線(xiàn)儀才能觀察(cha)到，而且較小(xiao)的内部🚶氣孔(kong)Bp使通過x射線(xian)也看不清楚(chǔ)，這也爲克服(fú)氣孔缺陷帶(dài)來很😄大困難(nán)。那麽，要解決(jue)氣孔缺陷問(wen)題，必須⛹🏻♀️仔細(xì)研究各🍓類氣(qi)孔形成的過(guò)程。但是嚴格(gé)來說，氣孔無(wu)法📐完全消除(chú)，隻能多方面(miàn)⛷️采取措施來(lái)改善，把氣孔(kǒng)缺陷控制在(zài)良品範圍之(zhi)内。
從氣孔的(de)表面來看，形(xing)成的原因似(sì)乎很簡單，隻(zhi)是型腔内有(you)殘餘氣體沒(méi)有有效排出(chu)而形成的。事(shi)實上，引起氣(qì)💯孔缺陷的因(yin)素🥵很多，主要(yào)表現在以下(xià)幾🍓個方面：A、封(fēng)裝材料方面(miàn)，主要包括EMC的(de)膠化時間、黏(nian)度❌、流動性、揮(hui)🏃🏻發物含量、水(shuǐ)分含量、空氣(qì)含量、料餅密(mi)度、料餅直徑(jìng)與料簡直徑(jing)不相匹配等(děng);B、模具方面，與(yǔ)料🐇筒的形狀(zhuàng)、型💛腔的形狀(zhuang)和排列、澆口(kou)和排氣口的(de)形狀與位置(zhi)👄等有關;C、封裝(zhuāng)工藝方面，主(zhu)要與預熱溫(wen)度、模具溫度(dù)、注塑速度👄、注(zhu)塑壓力、注塑(sù)時間等有關(guān)。
在封裝成形(xíng)的過程中，頂(dǐng)端氣孔、澆口(kou)氣孔和内部(bù)氣孔産生的(de)主要原因及(ji)其對策：
(2)、澆口氣孔産(chǎn)生的主要原(yuan)因是EMC在模具(ju)中的流動速(su)度太快，當型(xing)腔充滿時，還(hai)有部分殘餘(yú)氣體未能及(jí)時排🧡出，而此(ci)時❤️排氣口已(yǐ)經被溢出料(liào)堵塞，最後殘(cán)留氣體在注(zhu)塑壓力的作(zuo)用下，往往會(hui)被壓縮而留(liu)在澆口附🈲近(jìn)。解決這種氣(qi)孔缺陷的有(yǒu)效方法就是(shì)✏️減慢注塑速(sù)度，适當降低(dī)預熱溫度，以(yǐ)使EMC在模具中(zhōng)✌️的流動速度(du)減🔆緩;同時爲(wèi)了促進揮發(fa)性物質的逸(yì)出，可以适♋當(dang)提高模具溫(wēn)度。
(3)、内部氣孔(kong)的形成原因(yin)主要是由于(yú)模具表面的(de)溫度過高，使(shi)型腔表面的(de)EMC過快或者過(guò)早發生固化(hua)反應，加上較(jiao)快的🍉注塑速(su)度使得排氣(qi)口部位充滿(man)，以❌至于内部(bu)的部分氣體(tǐ)無法克服表(biao)面的固化層(ceng)而留在内部(bù)形成氣孔。這(zhe)種氣孔缺陷(xian)一般♋多發生(shēng)在‼️大體積電(dian)路封裝中，而(ér)且多出現在(zài)澆🐇口端和中(zhōng)間位置。要有(you)效♌的降低這(zhe)種氣孔的發(fā)生率，首先要(yào)适㊙️當降低模(mó)✌️具溫度，其次(ci)可以考慮适(shi)當提高注塑(su)壓力，但是過(guò)分增加壓❌力(lì)會引起沖絲(sī)、溢☁️料等其他(ta)缺陷，比較合(he)适的壓力範(fàn)圍是8～10Mpa。
(2)、料餅預熱時(shi)放置不當。在(zai)預熱結束取(qǔ)出料餅時，往(wang)往會發現料(liào)🌍餅的兩端比(bǐ)較軟，而中間(jian)的比較硬，溫(wen)差較🈲大。一般(bān)預熱溫🤞度設(she)置在84-88℃時，溫差(chà)在8～10℃左右，這樣(yang)封裝成形時(shi)最容易出現(xiàn)麻點缺陷。要(yào)解決因溫差(cha)較大而引起(qi)的麻點缺陷(xian)，可以在預熱(re)時将各料餅(bing)🌈之間留有一(yi)定的空隙來(lái)🏃🏻♂️放置，使各料(liào)餅都能充分(fen)💔均勻受熱。經(jing)驗表明，在投(tou)料時先投中(zhōng)間料餅後投(tou)兩端料餅，也(ye)會改善這種(zhong)因溫差較大(da)而帶來的缺(quē)陷。
4、封(fēng)裝成形沖絲(si)及其對策
在(zai)封裝成形時(shi)，EMC呈現熔融狀(zhuàng)态，由于具有(yǒu)一定的熔✨融(rong)黏度🔱和流動(dong)速度，所以自(zì)然具有一定(ding)的沖力，這種(zhong)沖力作用在(zai)金絲上，很容(róng)易使金絲發(fa)生偏移，嚴💜重(zhong)的會造成金(jin)絲沖斷。這種(zhǒng)沖絲現象在(zai)塑封的過✨程(chéng)中是很常見(jiàn)的，也是無法(fǎ)完全消除的(de)，但是如果✉️選(xuan)擇适當的🎯黏(nián)度和流速還(hái)是可以控制(zhi)在良品範🛀🏻圍(wéi)之内的。EMC的熔(róng)融黏度和流(liú)動速度對金(jin)絲的沖力💔影(yǐng)響，可以通過(guò)建🔴立一個數(shu)學模型📧來解(jiě)釋。可以假設(shè)熔融的EMC爲理(li)想流體，則沖(chòng)力F=KηυSinQ，K爲常數，η爲(wèi)EMC的熔融黏度(dù)，υ爲流動速度(du)，Q爲流動方向(xiang)與⛷️金絲的夾(jiá)角。從公式可(kě)以看出：η越大(da)，υ越大，F越大㊙️;Q越(yuè)大，F也越大;F越(yuè)大，沖絲越嚴(yán)重。
要改善沖(chong)絲缺陷的發(fa)生率，關鍵是(shì)如何選擇和(he)控制⭕EMC的熔💜融(rong)黏🌈度和流速(sù)。一般來說，EMC的(de)熔融黏度是(shi)由👌高到低再(zai)到高🆚的一❓個(ge)變化過程，而(ér)且存在一個(gè)低黏度期，所(suǒ)以選♋擇一個(ge)合理的☔注塑(su)時💋間，使模腔(qiāng)中的EMC在低黏(nian)度期中流動(dong)，以減少😘沖力(li)。選擇一個合(he)适✌️的流動速(su)度也是減小(xiao)沖力的有效(xiao)辦🔅法，影響流(liú)動速度的因(yīn)素很多，可以(yǐ)從注塑速度(du)、模具溫度、模(mo)具流道、澆口(kou)🌏等因素來考(kǎo)慮。另外，長金(jin)絲的封裝産(chǎn)品比短金絲(si)的封裝産品(pǐn)更容易發生(sheng)沖絲現象，所(suo)以芯片的尺(chi)寸與小島的(de)尺寸要🤟匹配(pei)，避免大島小(xiao)芯片現象，以(yǐ)減小沖絲程(chéng)度。)
5、封裝成形(xíng)開裂及其對(duì)策
在封裝成(cheng)形的過程中(zhong)，粘模、EMC吸濕、各(ge)材料的膨脹(zhang)系數💁不匹🚩配(pei)等都會造成(chéng)開裂缺陷。
對(dui)于粘模引起(qi)的開裂現象(xiang)，主要是由于(yú)固化時間🌍過(guo)短、EMC的脫🆚模性(xing)能較差或者(zhe)模具表面玷(diàn)污等因素造(zao)成的。在成形(xíng)工藝上，可以(yi)采取延長固(gù)化時間，使之(zhi)充分固化;在(zài)材料方面，可(kě)以㊙️改善EMC的脫(tuō)模性能;在操(cao)作方面，可以(yǐ)每模🌈前将模(mó)具表面清除(chu)幹淨，也可♻️以(yǐ)将模具表面(mian)塗上适量的(de)脫模劑。對于(yu)EMC吸濕引起的(de)開裂現象，在(zài)🐅工藝上，要保(bǎo)證在保管和(he)恢複常溫🔴的(de)過程中，避免(miǎn)吸濕的發生(sheng);在材料上，可(kě)以選擇具有(you)高Tg、低膨脹、低(dī)吸水率、高黏(nian)結力的EMC。對于(yu)各材料膨脹(zhang)系數不匹配(pèi)引起的開裂(liè)現象，可以選(xuǎn)擇與芯片🐕、框(kuang)架等材料膨(peng)脹系數相🏃♀️匹(pi)配的
6、封裝成(chéng)形溢料及其(qí)對策
7、封裝(zhuang)成形粘模及(ji)其對策
封裝(zhuang)成形粘模産(chan)生的原因及(jí)其對策：A、固化(hua)時間太短，EMC未(wei)完⭕全固化而(er)造成的粘模(mo)，可以适當延(yan)長固化時間(jiān)，增加合模時(shí)間使之充分(fen)固化;B、EMC本身脫(tuo)模性能較差(chà)而造成的粘(zhān)模隻🔴能從材(cái)料方面來改(gǎi)善EMC的脫模性(xìng)能，或者封裝(zhuāng)成形的過程(chéng)中，适當的♻️外(wai)加脫模👉劑;C、模(mó)具表面沾污(wu)也會引起粘(zhan)模，可以通過(guò)清洗模具來(lái)解決;D、模具溫(wēn)度過低同樣(yàng)🍉會引起粘模(mo)現象，可以适(shì)當提高模具(jù)🧑🏾🤝🧑🏼溫度來加以(yǐ)改善。
8.結語
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